Определите какая масса меди вступит в реакцию с концентрированной серной кислотой для получения оксида серы (IV) объем 10 л (н.у.), если выход оксида серы (IV) составляет 80 %
Для решения задачи начнём с написания уравнения реакции между медью (Cu) и концентрированной серной кислотой (H₂SO₄):
\[ \text{Cu} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{H}_2\text{O} + \text{SO}_2 \]
В рамках данной реакции медь реагирует с серной кислотой, образуя сульфат меди (II), воду и диоксид серы (SO₂). Для расчёта массы меди, необходимой для получения 10 литров оксида серы (IV) с учётом выхода 80%, мы начнём с нахождения количества вещества SO₂.
- Расчёт количества вещества SO₂: При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает 22,4 л. Поэтому для получения 10 л газа нам нужно рассчитать количество вещества:
\[ n(SO_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{10 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 0.446 \, \text{моль} \]
Но так как выход составляет 80%, то фактически нам нужно больше меди для получения 0,446 моль, так как только 80% этой реакции произойдёт:
\[ n(SO_2)_{реальный} = \frac{0.446}{0.8} \approx 0.558 \, \text{моль} \]
- Определим количество меди: Согласно уравнению реакции, 1 моль меди даёт 1 моль SO₂. Поэтому нам понадобится тоже 0,558 моль меди:
\[ n(Cu) = n(SO_2)_{реальный} \approx 0.558 \, \text{моль} \]
- Расчёт массы меди: Теперь мы можем вычислить массу меди, зная её молярную массу (64 г/моль):
\[ m(Cu) = n(Cu) \times M(Cu) = 0.558 \, \text{моль} \times 64 \, \text{г/моль} \approx 35.552 \, \text{г} \]
Таким образом, для получения 10 л оксида серы (IV) при выходе 80% требуется примерно 35.6 г меди.
